Введение к работе
Актуальность. Солнце представляет собой сложный астрофизический объект, требующий комплексного подхода для его исследования. В частности, уже более пятидесяти лет ведутся исследования радиоизлучения Солнца. Эти исследования дают уникальный наблюдательный материал о солнечной короне, особенно в дециметровом и метровом диапазонах волн, где радиометоды являются наиболее, информативными. Наибольший интерес при этом представляют кратковременные (от долей секунды до нескольких часов) повышения потока солнечного радиоизлучения (всплески), которые, как правило, связаны со вспышками - взрывными явлениями в солнечной атмосфере и несут информацию как о процессах, происходящих в области вспышки, так и о параметрах среды в области, откуда выходит радиоизлучение. А поскольку вспышки вызывают различные Геофизические эффекты (магнитные и ионосферные бури, полярные сияния и т.д.), то изучение связанных с ними радиовсплесков имеет не только общефизическое і но и. прикладное значение (в частности для прогнозов нарушения радиосвязи, для прогнозирования радиационной обстановки в космосе и для многих других проявлений солнечно-земных связей). Кроме того не следует забывать, что солнечная корона представляет собой гигантскую природную лабораторию, где можно наблюдать процессы, которые трудно, а зачастую и невозможно, смоделировать в плазменных экспериментальных установках на Земле.
Изучению природы всплесков радиоизлучения Согчца посвящено большое количество работ. Выявлено большое разнообразие явлений. Известны все основные механизмы генерации радиоизлучения. Разрабг лан ряд моделей для различных видов солнечного радиоизлучения. Однако далеко не все модели дают удовлетворительное объяснение наблюдательных данных. Например, модели, связывающие всплески II типа метрового диапазона с ударными волнами, не дают, на наш взгляд, достаточно убедительного объяснения' тому факту, что излучение является узкополосным. Трудно объяснить в рамках этих моделей и взаимное расположение гармонических компонент излучения. Эта же трудность встречается и при интерпретации всплесков III типа. Ряд трудностей возникает при интерпретации узкополосных кратковременных всплесков типа "спайк". До сих пор дискутируется вопрос, на каких уровнях в солнечной атмосфе-
ре формируются Потоки электронов, генерирующие всплески III типа и всплески типа "спайк", и как они распространяются.
В то же время научные достижения последних лет в магнитной гидродинамике, физике плазмы и в теории распространения электромагнитного излучения в плазме позволяют, на наш взгляд, при наличии достаточно полного наблюдательного материала делать достаточно достоверные выводы о механизмах генерации радиовсплесков и строить более адекватные модели явлений в солнечной атмосфере. Поэтому в наше время особую актуальность приобретают работы, в которых не только предлагается какой-то новый механизм радиоизлучения, но и проводится детальное сопоставление с наблюдательными данными и, более того, предсказываются новые эффекты, которые могут быть обнаружены при соответствующем совершенствовании методики наблюдений.
Цель работы. Диссертация посвящена решению следующих проблем:
процесс распространения электронных потоков малой плотности в солнечной короне,
генерация всплесков радиоизлучения Солнца III типа и всплесков типа "спайк" электронными пучками на циклотронных гармониках,
генерация всплесков радиоизлучения II типа в магнитных ловушках (арках) в солнечной короне,
структура ударных волн, распространяющихся в плазме солнечной короны,
генерация радиоизлучения во фронтах ударных волн в солнечном ветре.
Научная новизна. В данной работе получены следующие новые результаты.
-
Найдено решение системы уравнений, описывающей взаимодействие потока энергичных электронов малой плотности с холодной основной плазмой в случае быстрого энерговыделения в области конечных размеров. Это решение дает функцию распределения горячих электронов в каждый момент времени в каждой точке пространства и описывает процесс распространения электронов, генерирующих всплески радиоизлучения Солнца III типа.
-
Впервые показано, что основной тон всплесков III типа может генерироваться мазерным механизмом на высоких циклотронных гармониках.
-
Показано, что электронный пучок в достаточно сильном магнитном поле может непосредственно генерировать электромагнитное излучение на циклотронных гармониках с но-
іером s > 2. Это позболило объяснить спектральные харак-еристики групп всплесков радиоизлучения Солнца типа
спайк".
. В квазилинейном приближении решена задача о стацис-іарном режиме конусной неустойчивости плазменных волн, в іагнитной ловушке (арке) на циклотронных гармониках. На існове этого результата объяснены некоторые характери-:тики всплесков радиоизлучения Солнца II типа, fie полу-[ившие объяснения в рамках прежних моделей, і. Исследована структура сильной газодинамической и ква-іипоперечной МГд ударных волн в плазме. Показано, что >ажную роль в формировании потоков энергичных частиц и 'енерации радиоизлучения играет бесстолкновительный ска-гок плотности во фронте ударной волны, соответствующий іелинейной ионно-звуковой волне.
Научное и практическое значение работы. .. Выполненное нами аналитическое исследование процесса заспространения электронных потоков в солнечной короне юзволяет проследить эволюцию функции распределения шектронов во времени и пространстве и показать возможность их распространения на большие расстояния (вплоть Ю орбиты Земли и дальше) без существенной релаксации. !. Мазерный механизм, предложенный дх і интерпретации ісплесков радиоизлучения Солнца III типа, позволил объ-існить взаимное расположение источников гармонических сомпонент всплесков III типа. Использование этого меха-іизма дает возможность более корректно оценивать пара-іетрьі среды в области излучения.
І. Результаты расчета линейного режима возбуждения
электромагнитных волн электронным пучком в магнитном по-
іе позволили объяснить' спектральные характеристики групп
ісплесков типа "спайк" дециметрового диапазона. В свою
>чередь эти характеристики позволяют оценить величину и
эаспределение магнитного п.ля в областях излучения
ісплесков. ";
1. Исследование стационарного режима конусной неустойчи-зости плазменных волн в магнитной арке показало, что в условиях солнечной короны может генерироваться узкопо-юсное излучение с параметрами характерными для вслле-жов радиоизлучения Солнца II типа. Это означает, что іарамєтрьі среды в- области излучения всплесков II типа югут существенно отличаться от оценок, полученных по прежним моделям.
>. Исследование структуры МГД ударных волн, распростра-іяюшихся в короне и солнечном ветре показало, что наибо-тее благоприятные условия для генерации потоков энергич-
ных частиц и радиоизлучения реализуются в кваэипопере' ных ударных волнах в интервале магнитных чисел Маха 2 < М < 4.5.
Апробация результатов. Результаты, изложенные диссертации, были представлены на Всесоюзных конференш ях по радиофизическим исследованиям солнечной систеї
(Звенигород, 1984; Симферополь, 3,988), совещаниях секці * Радиоизлучение Солнца" (Киев, 1987; Пущино, 1990), Me) дународном совещании по программе Года солнечного максі мума (Иркутск, 1985), семинарах рабочих груї "Специальные теоретические и экспериментальные исследс вания солнечной плазмы" (Ленинград, 1989] "Фрагментарное выделение энергии на Солнце и звезда;
(Утрехт, Голландия, 19УЗ), 2 6 совещании Объединенной of ганизации солнечных обсерваторий (Триест, Италия, 1994) 27 радиоастрономической конференции "Проблемы совреме> ной радиоастрономии" (Санкт-Петербург, 1997),
Структура и объем диссертации. Диссертация состор из введения, четырех глав и заключения. Объем составляв 192 стр., из которых 147 стр. основного текста, 32 p^ сунка. Список лите^-'туры содержит 109 наименований.
